Thiết kế máy nhấn thủy lực

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY NHẤN THỦY LỰC Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS NGUYỄN THANH VIỆT VÕ VIẾT HOÀNG Đà Nẵng, 2018 Phụ lục 01 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP D U T- LR C C Họ tên sinh viên: Võ Viết Hồng Số thẻ sinh viên: 101139013 Lớp:13C1VA Khoa: Cơ khí Ngành: Chế tạo máy Tên đề tài đồ án:Máy nhấn thủy lực ( Nhấn trụ điện chiếu sáng ) Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Vật liệu : Thép CT38 - Chiều dài Lmax = 6000mm - Bề dày phôi thép tối đa mm - Các số liệu khác tham khảo dựa máy thực tế Nội dung phần thuyết minh tính tốn: PHẦN A : CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Tìm hiều giới thiệu sản phẩm - Cơ sở lý thuyết biến dạng dẻo gia công dập PHẦN B : THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN - Lựa chọn phương án lập sơ đồ động học máy - Tính tốn động học động lực học cho toàn máy PHẦN C : Hướng dẫn vận hành , an toàn bảo dưỡng sửa chữa máy Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): - Bản vẽ phương án thiết kế máy :01Ao - Bản vẽ sơ đồ động máy :01Ao - Bản vẽ lắp toàn máy cụm :05Ao - Bản vẽ sơ đồ mạch điện :01Ao Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: Ths Nguyễn Thanh Việt Ths Nguyễn Thanh Việt Lý Thuyết Tính tốn Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 22./01./2018 Ngày hoàn thành đồ án: 21./05./2018 Trưởng Bộ môn……………………… Đà Nẵng, ngày 21 tháng năm 2018 Người hướng dẫn Thiết kế máy nhấn thủy lực LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta ngày phát triển thực sách cơng nghiệp hóa, đại hóa Ở đâu thấy nhà máy, xí nghiệp đau mọc lên Mỗi xí nghiệp, ngành nghề đản đương nhiệm quan trọng Ngành hỗ trợ ngành phát triển Với ngành khí giời hay nước ta vây, quan hệ với ngành khác có vai trò quan trọng Chẳng hạn ngành Điện tạo bóng đèn chiếu sáng đường quốc lộ ngành Cơ Khí lại chế tạo cột đèn để lắp lên Hơn nữa, Đảng xác định cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước phải gắn liền với khí hóa Như biết, nước ta nước có cơng nghiệp cịn lạc hậu, trình độ cơng nghệ cịn chưa theo kịp nước tiên tiến C giới Vì phải nhập ngoại phần lớn thiết bị để phục vụ cho kinh tế Từ đảng chủ trương phát triển ngành khí cách nhanh chóng, việc đào tạo người có chuyên môn lĩnh vực cần thiết LR C Từ chủ trương Đảng, Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng không ngừng phát triển, nâng cao chất lượng giảng dạy học ngành khí ngày phát triển, nâng cao chất lượng đào tạo Là sinh viên may mắn T- tìm hiểu học tập khoa Cơ Khí, chúng em tự hào phấn khởi Sau thời gian học tập trường tham quan, thực tập nhà máy, xí U nghiệp, thân em giao nhiệm vụ Thiết kế Máy nhấn thủy lực D Bằng kiến thức học tập trường qua trình thực tập nhà máy với hướng dẫn tận tình thầy ThS Nguyễn Thanh Việt, em hoàn thành nhiệm vụ giao Tuy nhiên, kiến thức kinh nghiệm em cịn nhiều hạn chế việc tính tốn thiết kế máy chắn cịn nhiều thiếu sót Em kính mong thầy bỏ qua dẫn thêm để em vững kiến thức trước trường Lời cuối, em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn thầy cô khoa Em xin chân thành cảm ơn ! Đà Nẵng,ngày 15 tháng năm 2018 Sinh viên thiết kế Võ Viết Hoàng SVTH: Võ Viết Hoàng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt Thiết kế máy nhấn thủy lực Chương GIỚI THIỆU SẢN PHẨM VÀ QUI TRÌNH SẢN XUẤT 1.1 GIỚI THIỆU SẢN PHẨM Sau hội nghị chuyên đề chiếu sáng đô thị toàn quốc lần thứ tổ chức thành phố Đà nẵng vào tháng 12 năm 1995 với mẫu trụ bát giác côn dùng cho chiếu sáng công ty điện chiếu sáng Đà Nẵng giới thiệu hội nghị chấp nhận Các loại sản phẩm trụ chiếu sáng bát giác , trịn bước thay cho trụ bê tông ly tâm truyền thống Công nghệ sản phẩm trụ thép phục vụ cho cơng trình ngày nhiều số lượng yêu cầu cao chất lượng thẩm mỹ hàng ngoại nhập C có mặt nhiều nơi nước nên sở sản xuất tất yếu phải cải tiến công C nghệ đưa sản phẩm nhằm thỏa mãn nhu cầu thị trường để cạnh LR tranh Trên sở nhu cầu thị trường để cạnh tranh việc sản xuất loại trụ thép công nghệ quan trọng T- Sản phẩm trụ đèn chiếu sáng công cộng bến cảng đường giao thơng có nhu cầu lớn chủ yếu phục vụ chiếu sáng cho cơng trình giao thơng loại trụ bát U giác có phần thân dài 6m , phần đế đúc gang , phần cổ trụ D Phần thân trụ chế tạo từ phơi ban đầu thép có chiều dày 6mm , chiều dài 6m Từ phôi ban đầu qua dập định hình để tạo thành hình bát giác sau hàn giáp mối 1.2 QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT Sau giao đề tài thiết kế máy để gia công trụ đèn chiếu sáng em tìm hiểu qui trình sản xuất cụ thể trụ đèn chiếu sáng nơi sản xuất mà máythiết kế thực cơng đoạn q trình gia cơng Qui trình sản xuất gồm bước sau: + Chuẩn bị vật tư nguyên liệu + Khai triển tole , vạch dấu + Cắt tole khai triển máy cắt Plasma + Nhấn định hình trụ ( Đa giác trịn ) giai đoạn SVTH: Võ Viết Hoàng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt Thiết kế máy nhấn thủy lực + Sửa phôi sau nhấn giai đoạn (tiến hành hàn gân vết nối trụ dài 6m ) + Nhấn trụ giai đoạn máy nhấn + Ép liền đương sinh trụ máy ép + Hàn đường sinh trụ máy hàn tự động có khí CO2 bảo vệ + Nắn trụ sau hàn máy ép + Mài định hình đương hàn máy hàn cầm tay + Hàn đế trụ cửa cột , đầu cột + Kiểm tra xử lí tất công đoạn trước + Mạ kẽm + Sửa trụ sau nhúng + Hoàn chỉnh trụ nhập kho C Vật liệu để chế tạo trụ đèn loại thép : C + Thép gia cơng CT38 có ch = 24 [kg/mm2] , b = 36 [kg/mm2] LR + Thép gia công J/S có ch = 37 [kg/mm2] , b = 42 [kg/mm2] D U T- Bề dày phôi thép tối đa 6mm , chiều dài theo yêu cầu 6000mm SVTH: Võ Viết Hoàng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt Thiết kế máy nhấn thủy lực Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG DẺO CỦA KIM LOẠI Như biết tác dụng ngoại lực , kim loại biến dạng theo giai đọan : biến dạng đàn hồi , biến dạng dẻo biến dạng phá hủy Tùy theo cấu trúc tinh thể loại giai đoạn xảy với mức độ khác : khảo sát chế biến dạng đơn tinh thể kim loại sở nghiên cứu biến dạng dẻo kim loại hợp kim Trong đơn tinh thể kim loại , nguyên tử xếp theo trật tự xác định , (b) D U (a) T- LR C C nguyên tử luôn dao động xung quanh vị trí cân (a) (c) (d ) Hình 2.1 Sơ đồ biến dạng đơn tinh thể + Biến dạng đàn hồi : tác dụng ngoại lực , mạng tinh thể bị biến dạng Khi ứng suất sinh kim loại chưa vượt giới hạn đàn hồi nguyên tử kim loại dịch chuyển không vượt thông số mạng (b) , tác dụng lực , mạng tinh thể trở trạng thái ban đầu + Biến dạng dẻo : ứng suất sinh kim loại vượt giới hạn đàn hồi , kim loại bị biến dạng dẻo trượt song tinh SVTH: Võ Viết Hoàng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt Thiết kế máy nhấn thủy lực Theo hình thức trượt , phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần lại theo mặt phẳng định , mặt phẳng gọi mặt trượt (c) Trên mặt trượt , nguyên tử kim loại dịch chuyển tương khoảng số nguyên lần thông số mạng , sau dịch chuyển nguyên tử kim loại vị trí cân , sau thơi tác dụng lực kim loại không trở trang thái ban đầu Theo hình thức song tinh , phần tinh thể vừa trượt vừa quay đến vị trí đối xứng với phần cịn lại qua mặt phẳng gọi mặt song tinh (d) Các nguyên tử kim loại mặt di chuyển khoảng tỉ lệ với khoảng cách đến mặt song tinh Các nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm cho thấy trượt hình thức chủ yếu gây biến dạng dẻo kim loại , mặt trượt mặt phẳng có mật độ nguyên tử cao , Biến dạng dẻo song tinh gây bé , có song tinh trượt xảy thuận lợi C Biến dạng dẻo đa tinh thể : kim loại hợp kim tập hợp nhiều đơn tinh C thể ( hạt tinh thể ) , cấu trúc chung chúng gọi cấu trúc đa tinh thể Trong LR đa tinh thể biến dạng dẻo có dạng : biến dạng nội hạt biến dạng vùng tinh giới hạt Sự biến dạng nội hạt trượt song tinh Đầu tiên trượt T- xảy hạt có mặt trượt tạo với hướng ứng suất góc xấp xỉ U 450, sau đến hạt khác Như biến dạng dẻo kim loại đa tinh thể D xảy không đồng thời không đồng Dưới tác dụng ngoại lực , biên giới hạt tinh thể bị biến dạng , hạt trượt quay tương Do trượt quay hạt , hạt lại xuất mặt trượt thuận lợi giúp cho biến dạng kim loại tiếp tục xuất 2.1.1 Tính dẻo kim loại : Tính dẻo kim loại khả biến dạng dẻo kim loại tác dụng ngoại lực mà không bị phá hủy Tính dẻo kim loại phụ thuộc vào hàng loạt nhân tố khác : thành phần tổ chức kim loại , nhiệt độ , trạng thái ứng suất , ứng suất dư , ma sát ngồi , lực qn tính , tốc độ biến dạng Các kim loại khác có kiểu mạng tinh thể lực liên kết nguyên tử khác chẳng hạn đồng , nhôm dẻo sắt Đối với hợp kim , kiểu mạng thường phức tạp , xô lệch mạng lớn , số nguyên tố tạo hạt cứng tổ chức cản trở biến dạng tính dẻo giảm Thơng thường kim loại hợp kim có SVTH: Võ Viết Hoàng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt Thiết kế máy nhấn thủy lực cấu trúc nhiều pha tạp chất thường tập trung biên giới hạt làm tăng xơ lệch mạng làm giảm tính dẻo kim loại Tính dẻo kim loại phụ thuộc lớn vào nhiệt độ , hầu hết kim loại tăng nhiệt độ tính dẻo tăng , dao động nhiệt nguyên tử tăng , đồng thời xô lệch mạng giảm , khả khuếch tán nguyên tử tăng làm cho tổ chức đồng Một số kim loại hợp kim nhiệt độ thường tồn pha dẻo , nhiệt độ cao chuyển biến hình thành pha có độ dẻo cao Khi kim loại bị biến dạng nhiều , hạt tinh thể bị vỡ vụn , xô lệch mạng tăng , ứng suất dư lớn làm cho tính dẻo kim loại giảm mạnh ( tượng biến cứng ) Khi nhiệt độ kim loại đạt từ 0,250,30 Tnc ( nhiệt độ nóng chảy ) ứng suất dư xô lệch mạng giảm làm cho tính dẻo kim loại phục hồi trở lại ( tượng phục hồi ) Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4Tnc kim loại bắt đầu xuất trình kết tinh lại , tổ C chức kim loại sau kết tinh lại có hạt đồng lớn , mạng tinh thể hoàn thiện C nên độ dẻo tăng LR Trạng thái ứng suất ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo kim loại chịu ứng suất nén khối có tính dẻo cao khoi chịu ứng suất nén mặt , nén đường T- chịu ứng suất nén kéo Ứng suất dư, ma sát làm thay đổi trang thái ứng suất U kim loại nên tính dẻo kim loại giảm D 2.1.2 Trạng thái ứng suất phương trình dẻo : Giả sử vật thể hồn tồn khơng ứng suất tiếp vật thể có dạng ứng suất sau : 1 1 1 2 3 Hình 2.2 Các dạng ứng suất Ứng suất đường : max = 1/2 (2.1) [1/178] Ứng suất mặt : max = (1 - 2)/2 (2.2) [1/178] Ứng suất khối : max = ( max - max ) (2.3) [1/178] Nếu 1 = 2 = 3  = khơng có biến dạng Ưng suất để kim loại biến dạng dẻo biến dạng chảy ch SVTH: Võ Viết Hoàng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt Thiết kế máy nhấn thủy lực Điều kiện biến dạng dẻo : Khi kim loại chịu ứng suất đường  = ch tức max = ch/2 (2.4) [1/180] Khi kim loại chịu ứng suất mặt 1   = ch (2.5) [1/180] Khi kim loại chịu ứng suất khối  max   = max (2.6) [1/180] Các phương trình gọi phương trình dẻo Biến dạng dẻo bắt đầu sau biến dạng đàn hồi Thế biến dạng đàn hồi C A = A + Ah C Trong : (2.7) [1/184] LR A0 : để thay đổi thể tích vật thể ( biến dạng đàn hồi thể tích vật thể tăng lên , tỉ trọng giảm xuống ) T- Ah : để thay đổi hình dáng vật thể Trạng thái ứng suất khối , biến dạng đàn hồi theo định luật Húc U xác định : D A = (11 + 22 + 33 ) /2 (2.8) [1/185] 1 = [ 2 - (2 + 3 ) E (2.9) [1/186] 2 = [ 2 - (1 + 3 ) E (2.10) [1/186] 3 = [ 3 - (1 + 2 ) E (2.11) [1/186] Như biến dạng tương đối theo định luật Húc : Theo (2.8) toàn biến dạng biểu thị : A= [ 12 + 22 + 32 - 2(12 + 23+ 13 ) 2E Lượng tăng tương đối thể tích vật biến dạng đàn hồi tổng biến dạng hướng góc : SVTH: Võ Viết Hoàng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt Thiết kế máy nhấn thủy lực 1 2 F = 1 + 2 + 3 = ( 1 + 2 + 3 ) F E (2.12) [1/187] E : mô đun đàn hồi vật liệu Thế để làm thay đổi thể tích A0 =    2 F 1    = ( 1 + 2 + 3 ) 2F 6E (2.13) [1/187] Thế dùng để thay đổi hình dáng vật thể : Ah = A - A0 = 1  [(1-2)2 +(2-3)2 + (3-1)2] 6E (2.14) [1/187] Vậy đơn vị để biến hình biến dạng đường : A0 = 1  20 6E (2.15) [1/187] C Từ (2.14) (2.15) ta có : C (1-2)2 +(2-3)2 + (3-1)2 = 20 = const Đây gọi phương trình lượng biến dạng dẻo LR Khi kim loại biến dạng ngang khơng đáng kể nên theo (2.9) ta viết : T- 2 =  (1 + 3) V=0 1 2 ( 1 + 2 + 3 ) = E D Từ (2.12) ta có : U Khi biến dạng dẻo ( khơng tính đến đàn hồi ) thể tích vật khơng đổi Từ : 1-2 = ,  = 9,5 Từ (2.15) (2.16) ta có : 2 = 1   (2.16) [1/189] (2.17) [1/189]  = 0,580 (2.18) [1/190] Vây phương trình dẻo viết : 1 - 3 = Trong trượt tinh 1 = -3 mặt nghiêng ứng suất pháp , ứng suất tiếp  = 450 max = 1   (2.19) [1/190] So sánh với (2.20) ( 1 = -3 ) SVTH: Võ Viết Hoàng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt Thiết kế máy nhấn thủy lực Biãøu âäư âäü vng: 1.412 mm K B A 2.254 K2mm D C 4.4 12 E a b a Hỗnh 4.8bBiãøu âäư âäü vng Biãøu âäư gọc xoay: C C 0.6 37 Hỗnh 4.9 b Bióứu õọử goùc xoay b a LR a E D C A B 3.1263 r x10 Ø a d Váûy âäü vng låïn nháút ca thán dậ tải K1 T- v K2 trãn biãøu âäư âäü vng l: U f = 2,254mm Gọc xoay låïn nháút tải N1 v N2 trãn biãøu âäư gọc D xoay l: 1 = 2 = 3,126.10-3rad 4.2 TÊNH SỈÏC BÃƯN THÁN DAO DỈÅÏI Så âäư lỉûc tạc dủng lãn thán gạ dao q dỉåïi: E A B a C b D b a Hỗnh 4.10 Sồ õọử lổỷc taùc dủng lãn thán gạ dao dỉåïi Ta tháúy ràịng thán dao dỉåïi chëu lỉûc tạc dủng ca lỉûc giäúng thán dao trãn, gäúi â âỉåüc gia cỉåìng cạc gán chëu lỉûc v liãn kãút bàịng hn Do SVTH: Võ Viết Hoàng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt 59 Thiết kế máy nhấn thủy lực âọ âäü vng ca thán dao seợ rỏỳt nhoớ, vỗ vỏỷy ta khọng cỏửn õi toạn âäü vng ca thán dao dỉåïi Kãút cáúu ca thán dao dỉåïi 2.2 2.2 Kãút cỏỳu thỏn gaù dao dổồùi Hỗnh 4.11 5 4.3 TÊNH TOẠN SỈÏC BÃƯN CHO CÁƯN PISTON Kãút cáúu P LR C C 150m m U T- NZ Hỗnh 4.12 Kóỳt cỏỳu cuớa cỏửn piston D Ta mọ hỗnh cỏửn piston nhổ mọỹt chởu neùn âụng tám mäüt âáưu chëu tạc dủng ca lỉûc ẹp mäüt âáưu gi sỉí âỉåüc cäú âënh, lỉûc ẹp åí âáy chênh l lỉûc P max cáưn âãø ún phäi thẹp Trong âọ: Pmax = 6.000.000 N Do bäú trê piston - xilanh cho nãn: P1 = 2.000.000N Ta coï F  N  P1   N  P1 Váûy N2 = P1 = 2.106 N Theo âiãưu kiãûn bãưn ta cọ mún âm bo sỉû lm viãûc an ton chëu kẹo neùn õuùng tỏm thỗ ổùng suỏỳt lồùn nhỏỳt trón mỷt càõt ngang ca khäng âỉåüc vỉåüt quạ ỉïng sút cho phẹp: SVTH: Võ Viết Hồng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt 60 Thiết kế máy nhấn thủy lực Z  NZ    F (4.6) [9] Trong âoï: Nz : Læûc doüc F : tiãút diãûn màût càõt ngang  z : æïng suáút låïn nháút   : ỉïng sút cho phẹp ÅÍí âáy ta chn thẹp 45 thỉåìng họa nãn            n  ch k n n ch Våïi:  ch : Giåïi hản bãưn chy ca váût liãûu cb Váûy ta cọ: D  4N Z   NZ T-    U   D = 118,96mm D F NZ = 260 N/mm2 LR choün n = 1,1;  C C n : Hãû säú an ton theo giåïi hản bãưn ch váûy ta chn âỉåìng kênh trủc piston l D= 120mm SVTH: Võ Viết Hoàng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt 61 Thiết kế máy nhấn thủy lực 4.4 TÊNH BÃÖ DAèY THAèNH XILANH Kóỳt cỏỳu P Hỗnh 4.13 Kóỳt cáúu ca thành xilanh Tênh toạn bãư dy ca xilanh chëu âỉåüc ạp lỉûc P mạy lm viãûc våïi lỉûc nháún Pmax C Tênh toạn: C Ta xem xilanh mäüt äúng trn cọ v mng, LR âọ ta âỉa bi toạn vãư bi toạn mng cọ baïn kênh R = 320/2 = 160mm T- P = 259kg/cm2 = 25,9N/mm2 U Do âäü dy ca thnh nh hån nhiãưu so våïi âỉåìng D kênh xilanh nãn ta toạn gi thiãút khäng mämen Ta tỉåíng tỉåüng càõt xilanh vồùi mỷt phúng cừt ngang nhổ hỗnh veợ, boớ âi mäüt pháưn v xẹt sỉû cán bàịng ca pháưn coỡn laỷi D k Ta coù phổồng trỗnh cỏnbũng    2. R  k (4.7) Trong âoï: SVTH: Võ Viết Hoàng GVHD: ThS Nguyễn Thanh Việt 62 Thiết kế máy nhấn thủy lực : chiãưu dy ca thnh xilanh R: bạn kênh ca thnh xilanh P: lỉûc dc trủc âỉåüc xạc âënh bàịng cäng thỉïc P .R2. = (4.8) Cỏn bũng hai phổồng trỗnh (4.7) vaỡ (4.8) trãn ta âæåüc: K  R P 2 (4.9) Tổỡ phổồng trỗnh laplace cho baỡi toaùn voớ moớng ta coï: 1 1   C K   C K LR (4.10) Trong âọ: T- PK: bạn kênh cong ca kinh tuún âang xẹt U P1 : bạn kênh cong ca vé tuún âang xẹt PK =  D Do xi lanh hỗnh truỷ nón: Pt = R   viãút âiãöu kiãûn bãön .t   .R theo  lyï thuyãút M0 ( Lyï thuyãút æïng suáút tiãúp låïn nháút )  td        (4.11) ta coï thãø b qua thnh pháưn 3 chênh l ỉïng sút giỉỵa cạc låïp song song thnh v:  nh nãn